左旋葡萄糖酮的制造方法技術

本申請描述了一種制造(?)?左旋葡萄糖酮的方法，所述方法包括：將木質素加熱至超過150℃的溫度并維持足以將一部分木質素轉化成(?)?左旋葡萄糖酮的時間。

The manufacturing method of levoglucosone

The application describes a method of manufacturing () levoglucosenone. The method comprises the following steps: lignin is heated to a temperature higher than 150 DEG C and maintain enough to be a part of the lignin into () levoglucosenone time.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】左旋葡萄糖酮的制造方法
本專利技術涉及一種左旋葡萄糖酮的制造方法。具體而言，本專利技術涉及一種通過對木質纖維素材料進行熱化學處理，使得其被轉化成含有左旋葡萄糖酮的揮發性有機化合物、水和酸性水解木質素的混合物的方法。
技術介紹
在本說明書中，當提及或討論了相關知識的文件、法規或條款，則這種提及或討論不承認該相關知識的文件、法規或條款是在優先權日：(i)一般常識的一部分；或(ii)已知有關試圖解決本說明書所涉及的任何問題。由于存在眾多的市場和政治上相關的供需因素，因此世界范圍內原油和石油價格通常相當波動，這些非常規來源的石油生產成本較高，在經濟上是不確定的。此外，石油的開采及其運輸、以及內燃機中石油衍生燃料的燃燒是產生CO2、CH4和NOx的主要來源。這些氣體被歸類為溫室氣體，即捕獲大氣中的熱量的氣體，它們導致了全球氣候變化。為了緩解這些擔憂，已經在由可再生能源生產燃料方面付出了巨大的努力。由此，術語可再生能源通常指木質纖維素材料，即，主要來自高等植物或其加工殘留物(例如紙、紙漿、木質素廢物)的生物質，其成分是纖維素、半纖維素和木質素。生物質轉化成燃料通常在生物煉制廠中實施。英國的國家非食物作物中心(NNFCC)將生物煉制廠定義為涉及生物質材料的煉制以產生純化的材料和分子的制造現場。這種轉化可以通過使用生物工藝或熱化學工藝或這兩者的混合來實現。生物煉制廠產生的燃料或燃料添加劑涉及生物酒精，如生物乙醇和生物丁醇。第一代生物煉制廠從淀粉制品(如玉米粒)中得到這些產品，因為淀粉很容易分解成制備生物醇所需的糖。近年來，對使用食物燃料的擔憂使得關注轉移到使用非食物木質纖維素材料的第二代生物煉制廠。這些非食物木質纖維素材料含有較難加工并分解成可發酵糖的韌性纖維素纖維。由木質纖維素生物質來生產生物醇用于燃料應用的利潤率低，因而帶來了許多經濟上的挑戰。此外，第二代生物煉制廠產生大量廢木質素，已知這些廢木質素并不具有高的應用價值。廢木質素被定義為在工業高溫預處理之后殘留的富含木質素的固體殘余物，在存在或不存在無機酸時，使得密集填充的纖維素纖維解聚成更易于酶水解的多糖鏈束。該預處理通常在120℃至240℃的范圍內的高溫下進行。然后將反應混合物送至涉及纖維素分解酶和酵母細胞的同時進行的糖化和發酵(SSF)階段，其中大部分多糖轉化成生物醇和二氧化碳。或者，酶介導的糖化作用和所得單糖的酵母發酵可以作為分開的連續工藝步驟進行。在任一情況下，原始木質纖維素的木質素組分仍然是懸浮液中的固體顆粒，并且幾乎總是被發現含有大量的抵抗酶和酵母作用的殘余糖類。這種可以使用帶壓機或其他方式收集的固體材料被稱為“廢木質素”。存在多種類型的木質素，其中有：a)水解木質素，其包括在工業處理后殘留的木質素殘余物，使用無機酸，將纖維素纖維分解成更易消化的糖，然后進行酶處理將這些糖轉化成生物醇；以及b)由硫酸鹽或亞硫酸鹽制漿工藝產生的木質素。這種廢木質素的一部分可用于作為燃料燃燒以支持生物煉制工藝。目前，大量的研究工作正在致力于開發廢木質素的有效解聚工藝以形成典型的芳香族產品。本專利技術涉及一種由廢木質素生產高價值平臺化學品的方法，“(1S,5R)”-6,8-二氧雜雙環[3.2.1]辛-2-烯-4-酮，也稱為(-)-左旋葡萄糖酮，本文簡稱為LGE。LGE是來自可持續資源中的少數分子之一，其市場價值能夠與當前的不可再生能源競爭。LGE是一種多功能分子，其可用作合成眾多藥物的手性中間體。1LGE也可以被選擇性異構化成5-羥甲基糠醛，2以下簡寫為5-HMF，它是有價值的燃料前體和藥物前體。最近，一系列專利描述了LGE向1,6-己二醇和1,2,6-己三醇的轉化。3其為1,6-己二胺、己內酯和己內酰胺合成中的關鍵中間體，1,6-己二胺、己內酯和己內酰胺用于制造代表數百萬噸商品的聚酯、聚胺和聚氨酯。最近，還發現二氫LGE(二氫左旋葡萄糖糖酮)(CyreneTM)具有作為這樣的偶極非質子溶劑的巨大潛力，該偶極非質子溶劑與N-甲基吡咯烷酮(通常稱為NMP)和N,N-二甲基甲酰胺(通常稱為DMF)的性質相似。4由生物質、多糖或生物質衍生物生產LGE的工藝很少，只有一種工藝以半商業規模運行。4最常見的是，通常將磷酸與偶極非質子溶劑(如環丁砜)組合使用，但不限于此。5此外，已經發現使用離子液體是有益的。6通常，所有這些方法都需要超過250℃的高反應溫度。在CircaGroupLtd擁有專利權的方法中，在存在或不存在水的情況下，在高溫下通過使用極性有機液體和無機酸從而由顆粒狀木質纖維素材料獲得LGE。7在該Circa專利中，術語“木質纖維素材料”和術語“木質纖維素材料”的各種形式是指具有含量高于30％w/w的纖維素和半纖維素的組合的材料。
技術實現思路
在本專利技術的第一方面中，提供了一種制造LGE的方法，包括：將木質素加熱至超過150℃的溫度并維持足以將一部分木質素轉化成LGE的時間。木質素優選含有不超過40％w/w、更優選不超過30％w/w的多糖。適當的是，本專利技術的方法中所使用的溫度低于220℃、優選低于180℃。適當的是，本專利技術的方法中所使用的溫度在約150℃至約400℃范圍內。更適當的是，該溫度可以在約150℃至約220℃的范圍內。甚至更適當的是，該溫度可以在約160℃至約200℃的范圍內。適當的是，木質素是廢木質素的形式，其包括在工業預處理后殘留的富含木質素的固體殘余物。本文所述的木質素加熱的進行時間可為足以將至少1％w/w的木質素轉化成LGE的時間長度。更適當的是，至少3％w/w的木質素可以轉化成LGE，最適當的是，至少5％w/w的木質素可以轉化成LGE。可以使用任意常規的加熱方法進行加熱。然而，優選通過微波輻射加熱。在通過微波輻射進行加熱的情況下，考慮到廢木質素在這些條件下除了會形成水之外，通常還可以形成揮發性物質的副產物，例如乙酸和糠醛，因此加熱應該進行足夠的時間以除去與木質素混合的揮發性物質。在除去揮發性物質之后，可以將木質素混合物的溫度升高至目標溫度，如約160℃至約200℃，直到木質素發生足夠的反應以產生LGE，例如3％w/w的木質素轉化或5％LGEw/w的木質素轉化。取決于加熱過程中的反應進程等因素，一旦達到目標溫度，加熱就可停止。反應完成后，可以將所得到的含有木質素的化合物和LGE的混合物冷卻，并且可以除去LGE。可以通過溶劑萃取方法得到或除去LGE。可列舉的溶劑包括非極性溶劑，例如乙酸乙酯、甲基乙基酮、丙酮、己烷、甲基異丁基酮和甲苯。合適的溶劑可包括丙酮或乙酸乙酯。或者，可以使用其他的從反應混合物中除去LGE的方法。例如，可以在減壓下蒸發LGE，或者可以使用高溫蒸汽來除去揮發性LGE。為了確保木質素(可以是廢木質素的形式)的基本上均勻或均勻的反應，可以在加熱的同時進行木質素的攪拌。攪拌可以通過常規手段進行，例如流化床、振動器、攪拌器和/或這些手段的任意組合。可以在空氣存在或不存在的情況下，在大氣壓、超大氣壓或減壓下進行反應。廢木質素可以是水解的木質素、由其他多糖消耗過程產生的木質素和/或它們的混合物。通常可以通過如下方式制備廢木質素：可選地在壓力下，優選約120℃至約240℃的溫度下加熱處于pH小于1的混合物水溶液中的木質纖維素材料，并維持足以將大部分半纖維素材本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造(?)?左旋葡萄糖酮的方法，所述方法包括：將木質素加熱至超過150℃的溫度并維持足以將一部分所述木質素轉化成(?)?左旋葡萄糖酮的時間。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2015.04.20 GB 1506701.0;2015.05.27 GB 1509131.71.一種制造(-)-左旋葡萄糖酮的方法，所述方法包括：將木質素加熱至超過150℃的溫度并維持足以將一部分所述木質素轉化成(-)-左旋葡萄糖酮的時間。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述加熱通過微波輻射來進行。3.根據權利要求1或2中任一項所述的方法，其中所述加熱在低于220℃的溫度下進行。4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述加熱在低于180℃的溫度下進行。5.根據權利要求1或2中任一項所述的方法，其中進行所述加熱直至所述木質素達到約160℃至約200℃范圍內的目標溫度，并且在達到目標溫度時停止加熱。6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中通過溶劑萃取工藝從經轉化的木質素中獲得所述(-)-左旋葡萄糖酮。7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述木質素是廢木質素。8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述木質素是由木質纖維素材料的工業加工中得到的廢木質素。9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中通過加熱處于pH小于1的混合物水溶液中的木質纖維素材料制備所述木質素。10.根據權利要求8或9所述的方法，其中通過在120℃至240℃的溫度下加熱木質纖維素材料制備所述木質素。11.根據權利要求8至10所述的方法，其中通過...

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹姆斯·漢利·克拉克，馬里奧·德布勒因，維塔利·利沃維奇·布達林，
申請(專利權)人：約克大學，
類型：發明
國別省市：英國,GB